能动和非能动相结合的船用喷淋系统的制作方法

1.本实用新型涉及船用喷淋设备技术领域，尤其涉及一种能动和非能动相结合的船用喷淋系统。


背景技术：

2.在海上浮动平台发生失水事故或者堆舱内主蒸汽管道破裂事故时，高温高压的冷却剂或者蒸汽释放进入堆舱内，导致堆舱内的温度、压力急剧升高，如果不及时降温降压，可能导致堆舱内的气密性遭到破坏，导致压力边界受损，造成放射性物质扩散到其他舱室。
3.目前，世界上各国常见的海上浮动平台大都采用能动泵驱动喷淋水，在堆舱温度或压力超过允许值时，向堆舱内喷淋冷却水，冷凝泄漏工质产生的蒸汽，增加气体的搅混，使堆舱内的温度和压力恢复到正常范围。但能动喷淋系统必须配置安全级应急电源，对电力等外部电源的供应以及操纵员的操作具有较强的依赖性，当发生反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故叠加全船断电事故等工况时，能动喷淋系统不能投入运行，无法实现堆舱短期及长期冷却。
4.有的核电机组采用非能动安全壳冷却系统，通过设置在屏蔽厂房上的高位能动喷淋箱依靠重力喷淋冷却钢制安全壳，但其对海上浮动平台适用性不强：其一，非能动安全壳冷却系统通过对安全壳外壁面冷却进而实现对安全壳冷却，其传热效率远远低于喷淋液滴直接接触安全壳内蒸汽的冷凝传热；其二，海上浮动平台高度受限，若想获取足够的驱动压头，高位能动喷淋箱的布置需要足够高，且高位能动喷淋箱较大占用平台总体资源；其三，海上浮动平台通常采用方形堆舱，对堆舱外壁面冷却将导致系统设计复杂，且冷却水流向不易控制。
5.因此，有必要设计一种能动和非能动相结合的船用喷淋系统，在发生反应堆失水事故、主蒸汽管道破裂事故和反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故叠加全船断电事故等工况时均能实现对堆舱内蒸汽的有效冷凝，维持堆舱内的温度和压力在正常范围，确保堆舱结构完整性，使船用核动力装置及海上浮动平台的运行具有更高的安全性和可靠性。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种能动和非能动相结合的船用喷淋系统，旨在针对各种意外情况都能实现对堆舱内蒸汽的有效冷凝，维持堆舱内的温度和压力在正常范围，确保堆舱结构完整性，使船用核动力装置及海上浮动平台的运行具有更高的安全性和可靠性。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种能动和非能动相结合的船用喷淋系统，包括高压气瓶、喷淋储水罐、电控箱、喷淋储水罐出口隔离阀、能动系统启动阀、非能动系统启动阀以及喷淋管，其中，
8.所述高压气瓶的出口通过管路与喷淋储水罐的入口连接，喷淋储水罐的出口处管道安装有喷淋储水罐出口隔离阀，能动系统启动阀和非能动系统启动阀入口均通过管道与
喷淋储水罐出口隔离阀的出口连接，能动系统启动阀与非能动系统启动阀出口均通过管道与喷淋管连接，喷淋管安装于堆舱内部且设置有喷淋头。
9.优选地，所述能动系统启动阀与喷淋管之间的管道上还安装有能动系统喷淋泵，该能动系统喷淋泵与电控箱电连接。
10.优选地，所述能动系统喷淋泵与喷淋管之间的管道上还安装有能动系统调节阀，该能动系统调节阀与电控箱电连接。
11.优选地，所述能动系统调节阀与喷淋管之间的管道上还安装有能动系统止回阀，该能动系统止回阀与电控箱电连接。
12.优选地，所述非能动系统启动阀与喷淋管之间的管道上还安装有非能动系统止回阀。
13.优选地，所述喷淋储水罐出口隔离阀和非能动系统启动阀均与应急电源电连接。
14.优选地，所述高压气瓶为高压氮气瓶。
15.优选地，所述高压气瓶与喷淋储水罐之间管道上还安装有高压氮气管路减压阀。
16.优选地，所述高压气瓶上还设有安全阀。
17.本实用新型提出的能动和非能动相结合的船用喷淋系统，具有以下有益效果：
18.1、采用能动与非能动相结合的喷淋系统，可以全面覆盖船用核动力装置及海上浮动平台等在发生反应堆失水事故、主蒸汽管道破裂事故和反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故叠加全船断电事故等工况时堆舱内降温降压的需求；
19.2、当仅发生反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故而未发生全船断电事故时，可通过能动喷淋系统对堆舱内降温降压，通过改变调节阀开度来调节回路流量，进而控制降温降压速率；
20.3、在发生反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故叠加全船断电事故后，采用非能动喷淋系统，通过高压氮气瓶内氮气压力驱动喷淋储水罐的喷淋水进入喷淋管，从而消除了对外部能量供给和运行人员操作的依赖，大幅提升核动力装置或海上浮动平台的安全性和可靠性；
21.4、非能动喷淋系统喷淋储水罐采用高压氮气驱动，系统安全、稳定、可靠，可根据堆舱喷淋需求调节非能动喷淋系统流量。
附图说明
22.图1为本实用新型能动和非能动相结合的船用喷淋系统的结构示意图。
23.图中，1—电控箱，2—高压氮气瓶，3—高压氮气管路减压阀，4—喷淋储水罐，5—安全阀，6—喷淋储水罐出口隔离阀，7—非能动系统启动阀，8—非能动系统止回阀，9—能动系统启动阀，10—能动系统喷淋泵，11—能动系统调节阀，12—能动系统止回阀，13—喷淋管，14—喷淋头，15—堆舱。
24.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
25.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.参照图1，本优选实施例中，一种能动和非能动相结合的船用喷淋系统，包括高压气瓶、喷淋储水罐4、电控箱1、喷淋储水罐出口隔离阀6、能动系统启动阀9、非能动系统启动阀7以及喷淋管13（喷淋管13可设置多根组成喷淋管系），其中，
28.高压气瓶的出口通过管路与喷淋储水罐4的入口连接，喷淋储水罐4的出口处管道安装有喷淋储水罐出口隔离阀6，能动系统启动阀9和非能动系统启动阀7入口均通过管道与喷淋储水罐出口隔离阀6的出口连接，能动系统启动阀9与非能动系统启动阀7出口均通过管道与喷淋管13连接，喷淋管13安装于堆舱15内部且设置有喷淋头14（喷淋头14可设置多个）。
29.进一步地，能动系统启动阀9与喷淋管13之间的管道上还安装有能动系统喷淋泵10，该能动系统喷淋泵10与电控箱1电连接。
30.进一步地，能动系统喷淋泵10与喷淋管13之间的管道上还安装有能动系统调节阀11，该能动系统调节阀11与电控箱1电连接。通过电控箱1来调节能动系统调节阀11的开度，从而达到控制堆舱15内降温降压速率的目的。
31.进一步地，能动系统调节阀11与喷淋管13之间的管道上还安装有能动系统止回阀12，该能动系统止回阀12与电控箱1电连接。
32.进一步地，非能动系统启动阀7与喷淋管13之间的管道上还安装有非能动系统止回阀8。喷淋储水罐出口隔离阀6和非能动系统启动阀7均与应急电源电连接。
33.本实施例中，高压气瓶为高压氮气瓶2。氮气成本低且安全不易爆炸。
34.进一步地，高压气瓶与喷淋储水罐4之间管道上还安装有高压氮气管路减压阀3。高压氮气贮存在高压氮气瓶2内，经高压氮气管路减压阀3减压后与喷淋储水罐4上部氮气空间连通，保证喷淋储水罐4上部氮气空间保持一定压力。另外，高压气瓶上还设有安全阀5。
35.本能动和非能动相结合的船用喷淋系统共有备用状态、能动状态以及非能动状态。
36.（1）备用状态。
37.在核动力系统正常运行期间，堆舱15内无蒸汽需要冷凝，因此不需要启动该系统，此时，喷淋系统处于备用状态。喷淋储水罐出口隔离阀6处于关闭状态，能动喷淋系统中能动系统启动阀9、能动系统喷淋泵10、能动系统调节阀11处于关闭状态，能动系统止回阀12处于开启状态；非能动喷淋系统中安全阀5和非能动系统启动阀7处于关闭状态，非能动系统止回阀8处于开启状态；控制电控箱1处于工作状态。
38.（2）在反应堆失水事故或主蒸汽管道破裂事故、未发生全船断电事故情况下，喷淋系统从备用状态自动切换至能动工作状态，依次自动开启能动喷淋储水罐出口隔离阀6、能动系统启动阀9、能动系统调节阀11和能动系统喷淋泵10，喷淋水由喷淋储水罐4经喷淋储
水罐出口隔离阀6、能动系统启动阀9后，由能动系统喷淋泵10驱动，主流经能动系统调节阀11和能动系统止回阀12后进入喷淋管13中，喷淋水将通过喷淋管13上的若干喷淋头14向堆舱15内喷淋冷却水，通过直接接触冷凝堆舱15内由于反应堆失水事故或主蒸汽管道破裂事故释放的蒸汽；并监测堆舱15内的温度压力，通过电控箱1调节能动系统调节阀11的开度，达到控制堆舱15内降温降压速率的目的。
39.（3）反应堆失水事故或主蒸汽管道破裂事故、发生全船断电事故
40.当反应堆失水事故或主蒸汽管道破裂事故、发生全船断电事故情况下，喷淋系统从备用状态自动切换至非能动工作状态。通过应急电源依次开启喷淋储水罐出口隔离阀6、非能动系统启动阀7，高压氮气瓶2中氮气经高压氮气管路减压阀3进入喷淋储水罐4中，高压氮气驱动喷淋储水罐4中的冷却水经喷淋储水罐出口隔离阀6、非能动系统启动阀7和非能动系统止回阀8后进入喷淋管13，喷淋水通过喷淋管13上的若干喷淋头14向堆舱15内喷淋冷却水，通过直接接触冷凝堆舱15内由于反应堆失水事故或主蒸汽管道破裂事故释放的蒸汽。实时监测喷淋储水罐4中高压氮气和堆舱15内压力温度，当喷淋储水罐4内氮气压力不满足喷淋要求的驱动力时，调节高压氮气管路减压阀3，控制喷淋储水罐4中上部空间高压氮气的压力，实现非能动喷淋流量与堆舱15冷却速率相匹配。
41.本实施例提出的能动和非能动相结合的船用喷淋系统，具有以下有益效果：
42.1、采用能动与非能动相结合的喷淋系统，可以全面覆盖船用核动力装置及海上浮动平台等在发生反应堆失水事故、主蒸汽管道破裂事故和反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故叠加全船断电事故等工况时堆舱15内降温降压的需求；
43.2、当仅发生反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故而未发生全船断电事故时，可通过能动喷淋系统对堆舱15内降温降压，通过改变调节阀开度来调节回路流量，进而控制降温降压速率；
44.3、在发生反应堆失水事故或者主蒸汽管道破裂事故叠加全船断电事故后，采用非能动喷淋系统，通过高压氮气瓶2内氮气压力驱动喷淋储水罐4的喷淋水进入喷淋管13，从而消除了对外部能量供给和运行人员操作的依赖，大幅提升核动力装置或海上浮动平台的安全性和可靠性；
45.4、非能动喷淋系统喷淋储水罐4采用高压氮气驱动，系统安全、稳定、可靠，可根据堆舱15喷淋需求调节非能动喷淋系统流量。
46.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。